(艾思特能源公司無人機)

作者Yvette Mattley，PhD

原文網址 http://www.oceanoptics.cn/applications/1199

背景

無人航空載具（UAV）和光譜儀可共同應用於多種遙感測量中。前景廣闊的應用包括植物和土壤特性表徵（諸如歸一化植被指數，它測量了特定環境中的植被數量）；為判定葉面積指數而進行圖像檢測（測定植物冠層，測量生物量、葉綠素濃度和植被覆蓋率）。了解植物特徵有利於實現更有效的作物管理和侵蝕控制。

實驗條件

由德國Jülich IBG-2植物科學研究中心的Andreas Burkart帶頭的跨國研究團隊開發出了這一基於UAV的系統（圖1），並進行了初步實驗，他們從高達200米的空中收集了338-824 nm之間的高分辨率反射光譜，並測定了來自地面光譜儀的輻照度光譜。

在野外收集高光譜數據是一項非常耗時的任務，一般只能在容易進入的區域進行。這一基於UAV的系統（面積不到2平方英寸（42 mm×40 mm），重量只有2盎司（68 g）的STS微型光譜儀）突破了這一限制，與地面光譜儀相比，將測量範圍擴大了20倍。

圖1：可從高達200米的空中用無人機高效地對廣闊的地區進行光譜測定。

使用開源的Arduino微控制器，並藉助海洋光學公司提供的客戶工程學協助，研究者能用無線設備同步高空和地面光譜儀，保存光譜數據，並將數據傳輸給地面上的團隊。

圖 2: 草地的反射比特性揭示了對作物健康、水土流失和環境影響的認識

结論

UAV光譜儀測定了草地、森林冠層和水的反射率，結果（主要是從10米空中得到的結果）可靠（圖2）。事實上，無人機STS微型光譜儀獲得的結果與地面系統的差別不大。光學分辨率在2.4-3.0 nm之間（FWHM）。

STS光譜儀由於其輕便小巧的外形，成為無人機的理想選擇，它可以在任何地形上，甚至是森林或沼澤上，進​​行一系列快速、再現性高的測量。該系統通過測量一片草地和其他較大區域裡的不同部分，評估諸如特定地塊上生長的植被和其他植物等信息。

來源

Burkart, A., Institute of Biology & Geoscience, Forschungszentrum Jülich GmbH, Jülich, Germany; Cogliati, S.; Schickling, A.; Rascher, U. A Novel UAV-Based Ultra-Light Weight Spectrometer for Field Spectroscopy, Sensors Journal, IEEE (Volume: 14, Issue: 1), Jan. 2014